Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การควบคุมแขนกลแบบผสมระหว่างแรงและตำแหน่ง

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

Hybrid force-position control of a robot manipulator arm

Year (A.D.)

1996

Document Type

Thesis

First Advisor

วิบูลย์ แสงวีระพันธุ์ศิริ

Faculty/College

Graduate School (บัณฑิตวิทยาลัย)

Degree Name

วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

วิศวกรรมเครื่องกล

DOI

10.58837/CHULA.THE.1996.1670

Abstract

โครงการวิทยานิพนธ์นี้เป็นการศึกษาวิธีการควบคุมแบบผสมระหว่างแรงและตำแหน่งและได้นำมาทดลองกับแขนกลจุฬา 2 การควบคุมตำแหน่งใช้การควบคุมแบบ Resolved-acceleration สำหรับการควบคุมแรงได้ทำการคำนวณหาทิศทางของแรงที่ปลายแขนกลบนพื้นผิวที่จุดสัมผัสแบบ real time เพื่อใช้ในการหา compliance frame ซึ่งช่วยให้สามารถควบคุมการเคลื่อนที่ได้ การทดลองแบ่งออกเป็น 3 ส่วน ส่วนแรกเป็นการควบคุมตำแหน่งโดยผลลัพธ์ที่ได้จากการเคลื่อนที่ของปลายแขนกลเป็นแนวเส้นตรง แสดงให้เห็นว่าการเคลื่อนที่ติดตามเส้นทางที่กำหนดได้ผลเป็นที่ยอมรับได้ ส่วนที่ 2 เป็นการควบคุมแรงโดยปลายแขนกลไม่เคลื่อนที่โดยมีรูปแบบแรงอ้างอิงเป็นแบบ step, trapezoid และฟังก์ชัน sine ซึ่งแรงที่ควบคุมจะมีการแกว่งบ้างแต่มีแนวโน้มที่จะวิ่งเข้าหาแรงอ้างอิง ส่วนสุดท้ายเป็นการควบคุมแรงและตำแหน่ง ปลายแขนกลจะถูกควบคุมให้เคลื่อนที่ไปบนพื้นผิว แบนเรียบและพื้นผิวทรงกระบอก โดยกำหนดให้สัญญาณคำสั่งของทั้งแรงและความเร็วเป็นแบบ trapezoid เป็นสัญญาณอ้างอิง สัญญาณคำสั่งของตำแหน่งสามารถหาได้จากสัญญาณคำสั่งของความเร็ว ผลลัพธ์ที่ได้ แสดงให้เห็นว่า ยิ่งสัญญาณคำสั่งของแรงมีค่ามาก ค่าความผิดพลาดของตำแหน่งก็จะยิ่งสูงขึ้น ทั้งนี้เนื่อง จากความเสียดทานระหว่างปลายแขนกลกับพื้นผิวที่สัมผัส ส่วนปัจจัยหลักที่ทำให้เกิดการแกว่งของแรงที่ทำการควบคุมได้แก่ backlash และ flexibilities ของแขนกล โดยเฉพาะอย่างยิ่งในตำแหน่งที่สัญญาณ คำสั่งอ้างอิงขาดความต่อเนื่อง

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

The controller for hybrid force-position control is studied in this thesis and implemented on the Chula II manipulator arm. The resolved-acceleration control is used for position control. For the force control, the real-time computation of the derection of force on the contacted surface is used to find the compliance frame so that the motion can be generated. The experiments will diveded into 3 parts. The first part covers the position control. The results, for the linear motion of the robot tip, show the very acceptable position tracking’s. The second part covers the force control without the end point motion. The referenced force signals are step, trapezoid and sine function. There is some fluctuation of the controlled force. But the outputs have tendency to converge to the referece signals. The final part covers both force and position controls. The robot tip is controlled to follow a smooth plane surface and a cylindrical surface. The trapezoidal force and velocity command signals are used as the referenced signals. The position command signal can be generated from the velocity command. The results shown that, because of the friction between the robot tip and the surface, the higher the cammand force, the higher the position error. The backlash and the flexibilities of the robot arm are the main effects of the fluctuation of the controoled force especially at the discontinuity point of the reference signals.

Link to Full Text

Share

COinS